博客李淼

SETI，是英文Search for Extra-Terrestrial Intelligence的缩写，即搜寻地外文明计划。英文的维基百科对此有很好的介绍。

看过Judie Foster演的《Contact》的人知道Foster是如何搜寻地外文明的，那是今天大多数搜寻地外文明活动的样板。Carl Sagan同学的原小说我没有读过，但他确实对这项事业很上心。

做一回文抄公，根据维基，用射电手段搜索地外文明起源于1960年，一帮康奈尔大学闲着没事干的家伙做了第一个实验，实验的工具是一个直径为25米的射电望远镜。结果当然是一无所获，但我佩服这帮人的想象力。用一位当年目击第一次火箭实验的家伙的话来说，这帮人不是一般的nut（狂人），是超级nut。Carl Sagan还和前苏联的Iosif Shklovskii 一同合作了一本著作《Intelligent Life in the Universe》，发表的年代正是我们的人类历史上史无前例的文化大革命的开始。

1971年，美国航天部启动了一个SETI计划，准备花1百亿美金建造一个巨大的射电望远镜阵列，该计划没有实施。1977年，《Contact》电影的开头部分实际发生了，一位老兄收到了地外信号，画出一个WOW字样。

大部分SETI计划都和射电有关，也有人设想地外文明会利用激光和我们联系。激光发明人之一Charles Townes也发表了利用激光做SETI的想法。

我今天谈SETI的原因是看到了一篇新文章：

SETI and muon collider

该文论证，也许子加速器是做SETI最好的工具，因为这种加速器可以产生大量的高能中微子，地外文明很有可能用中微子来和我们联系。就像一般加速器一样，缪子碰撞产生出来的中微子可以形成一个窄的有一定长度像铅笔一样的中微子束。缪子能量越高，中微子束的张角越小。如果从很远的有高级文明的星球发射到我们这儿，需要调节张角以达到照射地球的目的。

该文作者做了一个简单的计算，假如20光年之外的外星人建造一个能量为200 Tev的的缪子加速器，那么地球上正在建造的中微子探测器，如位于南极的IceCube，可以每年探测到10个左右事例。这些事例超过了宇宙射线造成的本底。

（题记：以下是为《南方周末》写的文章，请勿转载。另外，由于约稿给的篇幅有限，我的“思考”只能停留在一些简单问题上。

题记的题记：我一直不懂什么叫题记，今天要贴文，发现有必要加一个说明，才知道原来题记是这么发明出来的。）

首先我得声明，我是一个没有系统地研究过任何一家哲学派别的人，所以我的标题对哲学加了引号。在标题中用到哲学，是因为下面涉及的一些宇宙学的进展和围绕这些进展出现的一些争论的确贴近哲学，因而我的思考也贴近了哲学。

在所有科学学科中，宇宙学是最吸引公众的学科之一。康德说过：“有两种事物，我们愈是沉思，愈感到它们的崇高与神圣，愈是增加虔敬与信仰，这就是头上的星空和心中的道德律。” 康德所指的星空，就是我们今天所说的宇宙。谁不会对宇宙之大、宇宙的过去和未来发生巨大的兴趣？因为，我们是宇宙这个有机整体中的一分子，我们的过去和未来与宇宙的过去和未来有着密不可分的联系。至于康德所说的道德律，我想对于一个在有着宗教传统的国家长大的人来说自然也是崇高和神圣的。顺便说一句，西方人对宇宙的虔敬与宗教也有关系。对于他们来说，宗教的泛道德化与一个有目的的宇宙自然是骨与肉的关系。

正因为如此，在西方，在所有的科普活动中，宇宙学科普成为最吸引公众的活动之一，一些非官方的基金会如邓普顿（Templeton）基金会热衷于支持宇宙学研究，尤其是与正统宇宙论有抵牾的研究。这个基金会除了自然科学还支持其它种类的研究，例如哲学与神学，以及关于世界上主要宗教的研究。1995年，物理学家兼科普作家保罗•戴维斯（Paul Charles Davies）因《上帝与新物理学》等科普著作获邓普顿奖。最近，又有两位宇宙学家获得邓普顿奖。这些研究宇宙学的人接连二三地获得奖金很高的邓普顿奖（2006年的奖金是140万美元），说明了这个基金会认为宇宙学是连接科学与超出科学之外的人类形而上的活动如宗教的桥梁。

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最近接连看到引力与宇宙学家Don Page的三篇关于多重宇宙的文章，题目与宗教有关，我也就懒得去看。在更加最近的几天内Don Page给几乎所有研究过Boltzmann大脑的人发了两封信，我就不得不看看他的这些文章到底在说什么。（王一同学和我在夏天写了一篇关于人择原理的文章，提出了我们关于如何回避Boltzmann大脑的建议，当然，王一同学是这篇文章的主要作者）

Page的神学三部曲：

Our Place in a Vast Universe

Does God So Love the Multiverse?

Scientific and Philosophical Challenges to Theism

必须承认，我是本着一个无神论者的态度来看这些文章的。另一方面，我接触过基督教，所以我对有信仰的人又有一种理解的感觉。

Page既是一位宇宙学家，又是一位基督教徒，他将这三篇文章直接贴到physics archive的做法很不一般。另外，他说，这三篇文章将进入两本文集，其中一本是《Science and Religion: Current Dialogue》，将由北京大学出版。

第一篇文章谈现代宇宙的主要结果，以及人在其中的位置。Page认为即使我们的宇宙，甚至多重宇宙比地球大得不知多少倍，人还是特殊的。

第二篇文章谈为什么多重宇宙这个概念与上帝创世没有矛盾，其中的一个主要论点是如果多重宇宙作为概念和原理的结果比单个宇宙如我们的宇宙来得简单，那么上帝没有理由不创造多重宇宙。

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我比较不喜欢热点这个词，因为这个词容易使人想到群众运动，政治的和学术的。弦论和宇宙学社会都有点像中国这个社会，热点比较多，追捧者也很多。中国社会喜欢热点那是经过千锤百炼的，近的从文革说起，多少运动。现在没有政治运动，就开始八卦，张斌胡紫薇，国家标准馒头。网民们不问青红皂白，听风就是雨，有奶就是娘，懂与不懂，反正我要参合一把，表明我很时代感，我很八卦，我很全明白，我是良心本人。

热点在弦论中就不必说了，宇宙学最近的热点包括暗能量，WMAP相关的理论工作，最近则是非高斯性。由于去年年底的一件工作，非高斯性很可能成为热点中的热点。

做科学有时不妨追踪热点，虽然追踪热点不是做科学的最高境界。所以，今天我们谈一下最有可能成为热点中的热点的宇宙学问题。

非高斯性的专家大概非Eiichiro Komatsu莫属，他跟David Spergel做学问，后者交给他的是当时没有希望在实验中看到的非高斯性。虽然他心里嘀咕，还是做了，一做就是好多年。他们第一篇关于非高斯性的文章

Acoustic signatures in the primary microwave background bispectrum

那么，究竟什么是非高斯性？与其我解释，不如直接抄Wikipedia

In physics, a non-Gaussianity is the correction that modifies the expected Gaussian function estimate for the measurement of a physical quantity.

In physical cosmology, the fluctuations of the cosmic microwave background are known to be approximately Gaussian, both theoretically as well as experimentally. Various models, such as ghost condensation, predict non-Gaussianities to occur.

在很长时间内理论家没有计算引力对非高斯性的影响，第一个将引力考虑进来的是Maldacena，文章

Non-Gaussian features of primordial fluctuations in single field inflationary models

在研究非高斯性的工作中，人们主要谈论的是一个无量纲数，这个数的定义参见Komatsu和Spergel的文章。如果这个数达到100，并非说非高斯性很大，只是说偏离高斯性只有千分之一而已。WMAP三年数据给出的结果是，这个结果针对的情况是所谓的等边三角，即三点函数中的三个动量的大小完全相等。

非常让人吃惊的是，Komatsu以前的两位合作者Yadav和Wandelt在07年12月8号发表了一篇文章

Detection of primordial non-Gaussianity (fNL) in the WMAP 3-year data at above 99.5% confidence

号称在WMAP三年的数据中看到了非高斯性，他们研究的情况对应的三角是squeezed三角，即其中一个边很小，他们说在99.5%置信度上非高斯性不为零。如果是真的，传统的单场慢滚暴涨模型完全是错的。

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昨天和今天两天一下出来好多篇关于暗能量的文章。

虽然暗能量的状况一如既往，但有文章好过没文章。我随便评点一下这些文章。

在介绍这些文章之前，我向诸位同学隆重推荐：

0. 孙宗扬定律

科大老师孙宗扬在今天报告里提出来了一个观点。他研究了历史上对场论概念的发展贡献最大的三位人物。第一位是欧拉，第二位是法拉第，第三位是爱因斯坦。这三位同学的出生年和去世年分别是：

欧拉：公元1707-1783年

法拉第： 公元1791-1867年

爱因斯坦：公元1879-1955年

看到没有，他们都活了76岁。法拉第出生于欧拉去世后8年，爱因斯坦出生于法拉第去世后12年，基本在10年左右。是否可以说后一个是前一个的转世灵童？如果历史真的有教训，那么爱因斯坦的转世灵童是谁？应该是出生于60年代的。60年代哪个国家出生率最高？我觉得是中国。60年代在三年“自然”灾害之后，是中国的出生率高峰时代，没看到现在学校和研究所里都是这些40多岁老家伙们的身影？

很值得期待的是，我出生于60年代。令人沮丧的是，Maldacena同学也出生于60年代。所以，老爱到底转到谁身上很值得我们关注。

当然，如果是爱因斯坦的转世灵童，活到76也够本了。

1. Does the cosmological constant run?

这篇文章的目的是纠正有些文章的错误结论：宇宙学常数依赖于能标，就像其他物理参数如电子的电荷一样。宇宙学常数，如果被看成某个量子场论中的有效势能的极小，应该和重整化能标无关，因为整个势能函数都应该和能标无关。文章内容很简单，我相信结论也是正确的。

这里我说两句个人观点。如果将度规的量子效应包括进来，宇宙学常数当然也不应该依赖于UV截断，或者观测者使用的能标。但是，考虑到量子引力效应，传统的计算不再合适，我们不能将UV截断变得任意大，同时要考虑到红外的渐近几何，有效量子场论的方法肯定要失效。所以，如果得到一个依赖红外标度的宇宙学“常数”则一点也不令人惊讶。

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做年终总结不是咱们中国人的专利，老外同学们一到年终也挺忙活的，只是和我们相比，他们基本是大范围里忙，我们则是层层地总结下来，总结的人烦得要死，看总结的人草草了事。我觉得在很多情况下，年终总结就像人的阑尾，人人都知道阑尾不仅多余，有时还惹麻烦，可是与生俱来，谁都不知道哪家医院可以做这切除阑尾的工作。

对我来说，07年是相对平静、相对无聊的一年，物理学和宇宙学都没有什么惊人的发现，除了一个可能的例外（这个例外我将在合适的时候专门谈谈）。看看我写出的学术文章目录，我自己都觉得平庸-也有一个例外，见下面所列个人博客十大事件的第十条。实验家没有什么发现，理论家们也出奇地平静。看看我06年的论文目录，虽然被同行引用的不算多，我却觉得里面有几粒小珠宝-也许离真正意义上的珠宝还远，就算潘家园的精品水晶什么的吧。我在后面还会提到那些工作。

我们从网上摘录一下美国《时代》杂志评出的07年十大科学新闻。

1. 人类皮肤细胞制成干细胞
2. 人类首个个体基因组排序完成
3 .最亮超新星爆发之谜被揭开
4. 南极附近深海发现700多种海洋新物种
5. 科学家研制出人造心脏瓣膜
6.太阳系外新发现三颗行星
7.内蒙古发现最大似鸟恐龙化石
8.尘封化石揭秘现代人身世
9.世界上最年长的动物有405岁
10.现实中的超人杀手“氡”

更具体的故事见

美国《时代》评出2007年十大科学发现

《环球科学》给我寄来了他们的十大科学新闻的候选，基本上都在我的专业之外，尤其是华南虎。我这里就不公开他们的候选事件了。

翻检我在07年写的博文中提到我感兴趣的专业内的新闻，有如下十条：

1. Gary Shiu等人声称宇宙学观测可以揭示高维空间的几何，见世界是十维的。

2. 李淼同学发表博文弦论的哲学，引起热烈讨论，遂使该博文成为评论最多的博文。

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（11日更新通告：讨论一篇关于宇宙学的文章，见后）

写博客的最高境界恐怕应该和苏轼说的那样，大略如行云流水，初无定质，但常行于所当行，常止于所不可不止。如果硬逼着自己写，不免有张爱玲说的“总写不出，有如患了精神上的便秘”的感觉。

今天在做完了不得不做的事情后，想起写博客，就有便秘的感觉。本来想谈谈最近的见闻，如科学院青年博客大赛的发奖仪式，北大物理学院为胡宁先生立铜像，却总觉得这么写去行云流水则未必，哗啦啦的流水帐那是肯定的了。

忽然想到早就想写写读完王朔同学的新作《致女儿书》的感受的，原来一个很好的题目不去想真就忘了。

王朔同学这本书的主要内容03年就写好的，可能一直觉得不满意，直到今年才发表。这位同学是很认真的同学，倒不一定是爱惜羽毛才迟迟地拿出来，我想他是真的不满意。后来还是拿出来了，估计他也觉得实在不能写得更好了。王朔同学的认真劲值得广大博客爱好者学习。我觉得他的这本书还是有苏轼说的“常行于所当行，常止于所不可不止”的境界的。

我不必为了写这篇博文去重温王朔的书。如果顺着自己的直感写出来，恐怕写出来的是精简后的感受，因为细枝末节可能因为看完了的冷却过程被淘汰得只剩下印象深刻的那一点点东西了，这也许是我眼中的王朔这本书的精华。

首先，我们要歌颂一下王朔的真诚。他在03年的文章中说咱们是北京猿人的后代，那一段关于北京猿人因为处在食物链的最末端而形成的协作精神写得很精彩，后来不协作是因为我们技术进步了，个人主义抬头了。可惜后来他意识到这是错误的，倒不是因为猿人处于食物链的尾端，而是因为最近的研究说明我们跟北京猿人没有关系，我们的祖先是从非洲来的，没准那时黑色的老祖宗赶走了可怜的山顶洞人。可是王朔在书中还保留了这一段，并且在出版的时候承认自己的错误。王朔同学是个好同学，值得一切写字的同学学习。

贯穿全书的中心思想之一是反叛，对我们的父母一辈不满意。这是我们这一辈的共性，因为这一辈的父母将青春和中年献给了五十年代的大跃进，六十年代的文革和其它各种运动，七十年代的批林批孔等等，留给他们孩子的时间实在少得可怜。所以我们这一代以及前半代的人都患有皮肤饥渴症，出于我们的文化传统对长辈不得不尊敬，心底里却和他们有距离，有时这种距离有如鸿沟。皮肤饥渴症的患者们可能会将这影响一直接力给下一辈，因为我们虽然知道和自己的儿女们亲近，但父母辈打在我们身上的烙印在自觉与不自觉中主导着我们的行为，这些行为在影响着我们的下一代。王朔的感觉肯定是很普遍的感觉，只是他说出来了，且是对着大家说，这一点很重要。如果一位心理医生在他的专门书籍中说，影响肯定没有这么大。想一想，我们的社会现在正是由缺乏母爱的一辈人运转和主导着，中国的这段历史肯定是被皮肤饥渴症决定了的历史。

王朔的文字很有特色，还是他的个人风格，但新京味淡了许多，个人的语言重了许多。如果一位作家觉得自己需要追求文字的独特，我觉得王朔的做法值得效仿-不是建议你去效仿他的风格，而是建议你去效仿他的做法。找出自己的风格最难，网上和网下的文字大多受潮流的影响。比如我们常常看到“丫们、拧巴”这些伪京腔，不管你是不是土产的北京人；我们也常常看到“言说、书写、语义”这种浓重的文艺腔，不管你是不是朱大可这样的浓妆爱好者；当然，我们更加经常看到利用同音异字来达到卖弄技巧的小打小闹。王朔的文字只属于他个人，你却非常容易接受，并不知不觉地被他打动。

好了，最好我随便翻到一页抄一段他的书吧：

不知道吃什么每天。下午看韩国电视剧《澡堂老板家的男人们》就想吃韩餐。现在下午要看几眼电视，看美国电影想吃牛排，看日本电视剧可以吃日餐，看中国戏什么都不想吃。

昨天到一个四川人家吃他家的川菜，非常可口，是家里饭的味道，比馆子好太多，也不过是红烧肉海带汤什么的。没有家里饭可吃的人真是太可怜了。这是模仿韩剧里老太婆的口气。

我是自作自受，有家的时候把家折腾没了，现在又想吃家里的饭了。吃点维生素吧。

三小段，每一段都让我起共鸣。

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黄庆国与郭媛媛两位同学近日喜结连理。黄庆国同学于2004年在科学院理论物理研究所获得博士学位，现为韩国高等研究院(KIAS)博士后研究员；郭媛媛同学现为理论物理研究所的博士研究生，导师陈晓松同学。

在理论所期间，我是黄庆国的论文导师，所以我可以介绍一下他的学术背景，郭媛媛同学应该跟陈晓松研究统计物理，没有调查她的具体研究工作

黄庆国的主要研究兴趣是理论宇宙学，在读研期间，完成了非对易暴涨宇宙学和全息暗能量研究，除了这些工作，他的研究还涉及快子暴涨以及精细结构常常数的变化。黄同学对宇宙学的巨大兴趣影响了许多人，包括我自己和我的小组中的许多同学。

获得博士学位之后，我个人以为，他最有想象力、也许将来会成为他最重要的工作之一是关于弱引力猜测与暴涨宇宙学的关系。他在这方面的工作见

Weak gravity conjecture constraints on inflation

Eternal Chaotic Inflation is Prohibited by Weak Gravity Conjecture

我本人这些日子正在写一篇文章，与上面提到的工作有关。将来我一定会找一个机会详细介绍一下这些想法。

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我一直很少谈到卡弗里理论物理所的超弦宇宙学活动，一来是因为真正的活动还没有开始，很多来自北美的人还没有到，二来我自己也一时在这里，一时在那里，每个月总有几天跑到合肥去。

还有一个原因，到目前为止的活动，除了戴自海的报告和Banks的报告，基本上与超弦无关。

既然最近的一些报告我自己的兴趣不大，所以就不在这里讨论了。

这个活动到现在为止最有效的结果是让大家能够在一起讨论，也许所谓program的主要目的就在这里。下面贴几张今天我用手机拍的照片。

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经过征求T. Banks和Henry Tye的意见，我罗列了11个宇宙学骨干问题。这些问题在将来可能有所变动，同时，希望大家建议更多的骨干问题。骨干问题多多益善，不见得局限于10个或者20个。

1 暗物质的成分

这个问题与其说是理论问题，不如说更是实验问题。理论上，我们有众多选择，其中最流行的包括axions, sterile neutrinos, neutralinos。已有的实验包括DAMA/NaI, PVLAS, and EGRET, the Cryogenic Dark Matter Search in the Soudan mine， XENON experiment at Gran Sasso, the ArDM experiment.

2 微波背景辐射谱的非高斯性的理论和实验

传统的暴涨模型预言非高斯性，即密度涨落关联的非线性，是非常小的，至少在目前的观测中不应该被看到。有意思的是，研究暴涨理论的人一直不太关心非高斯性，直到最近情况才开始改变，甚至Maldacena对非高斯性的理论研究都有很大贡献。Henry Tye等人指出，在一个膜暴涨模型中，非高斯性可以很大。非高斯性的测量应该是PLANCK的重要任务之一。

3 微波背景辐射中的张量模的实验和理论

一般认为，密度扰动中张量模的存在是暴涨理论有别于其他理论的重要特征，所以张量模的探测将是验证暴涨模型的关键一步。不过，有人指出从膜暴涨的图像中可以构造出一类模型其中张量模几乎可以忽略。

4 暴涨宇宙中的新物理信号

这个问题太重要了，因为理论家一直想超越暴涨模型，那么，弦论中是否存在不能用通常场论解释的效应？一些量子引力效应，如时空不对易性是否在微波背景辐射中留有遗迹？圈量子引力是否有确定的遗迹？

5 永恒暴涨是可能的吗？

最近的人择原理，string landscape，都需要永恒暴涨的存在，一派人士认为永恒暴涨是不可避免的，如Linde和Susskind，另一派认为永恒暴涨的结论不可靠，用以研究永恒暴涨的场论不可信，可能有量子引力效应，这派人包括T. Banks，区区在下以及黄庆国。还有一部分人认为我们忽略了一些物理效应如resonant tunneling，所以永恒暴涨在没有实现之前已经停止了，包括Henry Tye和Gary Shiu。

永恒暴涨的存在与否将决定宇宙起源的一些基本图像。

6 伽马暴作为标准烛光是可信的吗？

毫无疑问，伽马暴如果是标准烛光，或者在一定的校正后是标准烛光，对决定暗能量的性质太重要了。

7 宇宙弦的演化

这个问题看起来似乎很“古老”，我读研究生的时候就有人研究了。可是，我和Henry Tye讨论过几次，目前即使专家们对宇宙弦在宇宙近期的演化的结果还有很大分歧，例如，虽然大家一致同意宇宙弦的演化趋向所谓的scaling region，但这个scaling law前面的系数不同的人的结果可以差很多量级！

其实，一开始宇宙弦的生成率并不特别重要，因为宇宙弦的演化趋于一个固定的形式。当然，我们还是要知道宇宙弦产生时的一些细节，例如所谓长弦（和当时的Hubble长度可比）不能太少。宇宙弦的可观测效应也是很重要的问题，这个问题应该独立成另一个。

8 宇宙学起源的引力波研究

引力波的间接证据早已存在，到现在为止还没有直接证据。LIGO是目前最先进的引力波探测器，设计目标是探测中子星、黑洞等天体碰撞产生的引力波。物理上更吸引人的是探测宇宙弦和domain wall振动和碰撞产生的引力波，或者早期宇宙学相变所产生的引力波，甚至更早的宇宙学引力波遗迹，LIGO也许有机会探测到。可惜的是，直到现在，美国还没有确定支持建造更大更加先进的引力波探测器，LISA。

9 重子不对称的起源

众所周知，宇宙中物质多于反物质。为什么？大家都能接受的解释是Sakharov的几个条件：基本理论必须有重子数不守恒过程，必须有CP破坏，在早期宇宙中必须有过非平衡过程。除此之外，如何具体实现这些条件，公说公有理，婆说婆有理，儿媳说儿媳有理……

上面都是比较物理，比较实际的宇宙学问题，接下来我们问两个非常理论，非常“玄”的问题。

10 时间和空间的起源

这个问题几乎是物理学的终极问题。我们在过去问过太阳系的起源，问过人类的起源，也问过宇宙的起源。我们对宇宙的起源这个问题有了一大半的回答：我们知道发生过大爆炸，我们知道在热大爆炸的过程中发生的很多事情，除了重子不对称如何产生、暗物质如何产生。我们甚至知道在热大爆炸之前发生过暴涨。

可是，宇宙奇点如何避免？时空是如何失效的？更进一步，时空是如何产生的？我们知道时空是宏观近似，那么取代时空的那个更加基本的概念是什么？

尽管这个问题看起来那么玄学，可是我

好想

好想

知道答案

11 时空为什么是四维的？

即使没有弦论，没有M理论，我们也想知道空间为什么不是两维的，不是四维的，不多不少正好是三维的？对于这个问题，霍金说，两维中生物不能像人这样进食和排泄，否则就得分成两半－看起来很有道理，很人择原理，可是生物为什么不能像植物那样吸收和排泄？也可能有人说，如果空间是四维的，不存在星系，不存在太阳系，因为引力系统不稳定，这也是人择原理，不是物理解释。

还有，时间为什么是一维的？有人会问，你疯了吗？如果时间是两维的，我们是不是都要疯了，与时间有关的历史，与时间有关的记忆，等等，都要改变。

有了弦论和M理论，我们更要问为什么宏观时空是四维的。

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